Cząsteczkowy tlen w atmosferze komety nie powstaje na jej powierzchni

Zdjęcie komety 67P wykonane przez sondę Rosetta. Źródło: ESA

Naukowcy odkryli, że cząsteczkowy tlen zarejestrowany wokół komety 67P nie powstaje na jej powierzchni jak wcześniej sugerowano, a może pochodzić z wnętrza jądra komety.

Europejska sonda Rosetta towarzyszyła komecie 67P/Czuriumow-Gerasimienko w drodze wokół Słońca od sierpnia 2014 do września 2016 roku, w międzyczasie opuszczając na jej powierzchnię lądownik, a następnie kończąc na jej powierzchni swoją misję.

Gdy kometa znajduje się wystarczająco blisko Słońca, lód pokrywający jej powierzchnię sublimuje – przechodzi ze stanu stałego w lotny – tworząc wokół jądra komety swoistą gazową atmosferę zwaną komą. Analiza komy za pomocą instrumentów zainstalowanych na pokładzie sondy Rosetta dowiodła, że znajduje się w niej nie tylko woda, tlenek węgla i dwutlenek węgla, jak oczekiwano, ale także cząsteczkowy tlen.

Cząsteczkowy tlen to po prostu cząsteczki składające się z dwóch atomów tlenu. Na Ziemi jest on kluczowy do powstania życia, a jego zapasy uzupełniane są w procesie fotosyntezy. Już wcześniej cząsteczkowy tlen odkrywano wokół niektórych lodowych księżyców Jowisza, ale nikt nie oczekiwał jego obecności w otoczeniu jądra komety.

Zespół naukowy misji Rosetta początkowo donosił, że tlen prawdopodobnie pochodzi z głównego ciała, jądra, komety. Oznaczałoby to, że jest on „pierwotny” – że był już obecny kiedy formowała się sama kometa, w początkach istnienia Układu Słonecznego, 4,6 miliarda lat temu.

Jedna grupa niezależnych badaczy zasugerowała jednak, że może istnieć inne źródło tlenu cząsteczkowego na kometach. Badacze odkryli nowy sposób wytwarzania tlenu cząsteczkowego w przestrzeni kosmicznej za pomocą jonów – elektrycznie naładowanych cząstek. Badacze sugerowali, że reakcje obejmujące energetyczne jony na powierzchni komety 67P mogą być źródłem wykrytego tlenu cząsteczkowego.

Źródło: ESA

Teraz członkowie zespołu Rosetta przeanalizowali dane dotyczące tlenu w komecie 67P pod kątem tej nowej teorii. W artykule opublikowanym wczoraj w periodyku Nature Communications, badacze stwierdzają, że proponowany mechanizm powstawania tlenu na powierzchni komety nie jest wystarczająco skuteczny, aby wytłumaczyć obserwowaną obfitość tlenu w komie.

Główny autor artykułu, Kevin Heritier z Wydziału Fizyki na Imperial College w Londynie powiedział, że „Pierwsze odkrycie cząsteczkowego tlenu w komie 67P jest czymś zaskakującym i ekscytującym”.

„Przeanalizowaliśmy nową teorię powstawania tlenu cząsteczkowego na powierzchni bazując na obserwacjach energetycznych jonów, cząstek, które uruchamiają procesy powierzchniowe, które mogą prowadzić do powstawania tlenu cząsteczkowego. Odkryliśmy, że obserwowana ilość energetycznych jonów nie jest w stanie wytworzyć tyle tlenu cząsteczkowego, aby w całości odpowiadać za ilości obserwowane w komie komety.”

Współautorka opracowania, dr Marina Galand (Imperial)  dodaje: „Wciąż może dochodzić do powstawania tlenu cząsteczkowego na powierzchni 67P, ale większość tlenu cząsteczkowego w komie powstała w jakiś inny sposób.”

Najnowsze badania zgadzają się z pierwotnymi wnioskami zespołu mówiącymi, że tlen cząsteczkowy jest najprawdopodobniej pierwotny. Proponowano także inne teorie, które jeszcze są testowane, ale teoria o pierwotnym pochodzeniu tlenu cząsteczkowego jak na razie najlepiej pasuje do obserwacji.

Teoria ta jest także wspierana przez najnowsze teorie opisujące formowanie się tlenu cząsteczkowego w ciemnych obłokach oraz mówiące o tlenie cząsteczkowym we wczesnym Układzie Słonecznym. W ramach tego modelu powstający tlen cząsteczkowy zamarzał na drobnych ziarnach pyłu Owe ziarna łączyły się z innymi, z czasem tworząc komety, zatrzymując tlen także we wnętrzu jądra komety.

Źródło: ESA